JP2020099450A - Ｘ線ｃｔ装置、および医用画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より正確に造影スキャンのパラメータを決定することである。【解決手段】実施形態のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、パラメータ決定部とを持つ。Ｘ線管は、Ｘ線を照射する。Ｘ線検出器は、前記Ｘ線管により照射され、被検体を通過したＸ線の強度を検出する。パラメータ決定部は、前記被検体に造影剤を投与した状態で前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を動作させて行われるｋ回目（ｋは１以上の自然数）の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像を用いて、ｋ＋１回目以降の造影スキャンの動作パラメータを決定する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置、および医用画像処理装置に関する。

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置を用いた検査において、被検体に造影剤を投与した造影スキャンが実行される場合がある。肝臓、腎臓、膵臓、脾臓、副腎などが造影スキャンの対象となる。これに関連し、パラメータ蓄積メモリに造影剤到達時間又は取り込み時間を格納しておき、診断に用いる技術が開示されている。また、３Ｄ（three dimension）スキャノによって取得したデータにおいて解剖学的な特徴点を検出し、これによって臓器の形状等の情報を取得し、造影剤の注入条件を決定する技術が開示されている。しかしながら、従来の技術では、造影スキャンの諸条件を規定するパラメータを正確に決定することができない場合があった。

特表２００４−５３８０８０号公報 特開２０１７−２０２３１１号公報

本発明が解決しようとする課題は、より正確に造影スキャンのパラメータを決定することである。

実施形態のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、パラメータ決定部とを持つ。Ｘ線管は、Ｘ線を照射する。Ｘ線検出器は、前記Ｘ線管により照射され、被検体を通過したＸ線の強度を検出する。パラメータ決定部は、前記被検体に造影剤を投与した状態で前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を動作させて行われるｋ回目（ｋは１以上の自然数）の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像を用いて、ｋ＋１回目以降の造影スキャンの動作パラメータを決定する。

実施形態に係るＸ線ＣＴ（Computed Tomography：コンピュータ断層診断）装置１の構成図。 第１の実施形態に係る処理回路５０の構成図。 １回目の造影スキャンにおけるＣＴ値の変化の一例を示す図（その１）。 １回目の造影スキャンにおけるＣＴ値の変化の一例を示す図（その２）。 １回目の造影スキャンにおけるＣＴ値の変化の一例を示す図（その３）。 １回目の造影スキャンにおけるＣＴ値の変化の一例を示す図（その４）。 第１の実施形態における造影スキャンに関する処理の流れの一例を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る処理回路５０Ａの構成図。 第２の実施形態における造影スキャンに関する処理の流れの一例を示すフローチャート。 第２の実施形態においてディスプレイ４２が表示する画像の一例を示す図。 指標値Ｖｆを計算する原理の一例について説明するための図。 第２の実施形態においてディスプレイ４２が表示する画像の他の一例を示す図。 第１の実施形態に相当する医用画像処理装置がＸ線ＣＴ装置とは別体の装置である例を示す図。

以下、実施形態のＸ線ＣＴ装置、および医用画像処理装置を、図面を参照して説明する。Ｘ線ＣＴ装置は、被検体の内部をＸ線によってスキャン（撮影）し、三次元のＣＴ画像データや断面像などを生成する装置である。以下の説明では、被検体は、寝台装置の天板に乗せられた状態で回転フレームの内側（回転中心）に導入されてスキャンされるものとするが、適宜注釈するように、Ｘ線ＣＴ装置の態様としては種々の変形が可能である。また、Ｘ線ＣＴ装置は、造影剤を被検体に投与した状態で行われる造影スキャンを実行する。Ｘ線ＣＴ装置に含まれたり、含まれなかったりする医用画像処理装置は、この造影スキャンにおける各種パラメータを好適に決定することができる。以下、これについて順を追って説明する。

（第１の実施形態）
［構成］
図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ（Computed Tomography：コンピュータ断層診断）装置１の構成図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。図１では、説明の都合上、架台装置１０をＺ軸方向から見た図とＸ軸方向から見た図の双方を掲載しているが、実際には、架台装置１０は一つである。実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１７の回転軸または寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対して水平である軸をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対して垂直である方向をＹ軸方向とそれぞれ定義する。

架台装置１０は、例えば、Ｘ線管１１と、ウェッジ１２と、コリメータ１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、Ｘ線検出器１５と、データ収集システム（以下、ＤＡＳ：Data Acquisition System）１６と、回転フレーム１７と、制御装置１８とを有する。

Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生させる。Ｘ線管１１は、真空管を含む。例えば、Ｘ線管１１は、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管である。

ウェッジ１２は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに照射されるＸ線量を調節するためのフィルタである。ウェッジ１２は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに照射されるＸ線量の分布が予め定められた分布になるように、自身を透過するＸ線を減衰させる。ウェッジ１２は、ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow-tie filter）とも呼ばれる。ウェッジ１２は、例えば、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したものである。

コリメータ１３は、ウェッジ１２を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための機構である。コリメータ１３は、例えば、複数の鉛板の組み合わせによってスリットを形成することで、Ｘ線の照射範囲を絞り込む。コリメータ１３は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。

Ｘ線高電圧装置１４は、例えば、高電圧発生装置と、Ｘ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器（トランス）および整流器などを含む電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生させる。Ｘ線制御装置は、Ｘ線管１１に発生させるべきＸ線量に応じて高電圧発生装置の出力電圧を制御する。高電圧発生装置は、上述した変圧器によって昇圧を行うものであってもよいし、インバータによって昇圧を行うものであってもよい。Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１７に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（不図示）の側に設けられてもよい。

Ｘ線検出器１５は、Ｘ線管１１が発生させ、被検体Ｐを通過して入射したＸ線の強度を検出する。Ｘ線検出器１５は、検出したＸ線の強度に応じた電気信号（光信号などでもよい）をＤＡＳ１８に出力する。Ｘ線検出器１５は、例えば、複数のＸ線検出素子列を有する。複数のＸ線検出素子列のそれぞれは、Ｘ線管１１の焦点を中心とした円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたものである。複数のＸ線検出素子列は、スライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に配列される。

Ｘ線検出器１５は、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。それぞれのシンチレータは、シンチレータ結晶を有する。シンチレータ結晶は、入射するＸ線の強度に応じた光量の光を発する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線が入射する面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドは、コリメータ（一次元コリメータまたは二次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）等の光センサを有する。光センサアレイは、シンチレータにより発せられる光の光量に応じた電気信号を出力する。Ｘ線検出器１５は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であってもかまわない。

ＤＡＳ１６は、例えば、増幅器と、積分器と、Ａ／Ｄ変換器とを有する。増幅器は、Ｘ線検出器１５の各Ｘ線検出素子により出力される電気信号に対して増幅処理を行う。積分器は、増幅処理が行われた電気信号をビュー期間に亘って積分する。Ａ／Ｄ変換器は、積分結果を示す電気信号をデジタル信号に変換する。ＤＡＳ１６は、デジタル信号に基づく検出データをコンソール装置４０に出力する。検出データは、生成元のＸ線検出素子のチャンネル番号、列番号、及び収集されたビューを示すビュー番号により識別されたＸ線強度のデジタル値である。フルスキャンを行う場合においてＸ線管１１によりＸ線が連続曝射されている場合、ＤＡＳ１６は、全周囲分（３６０度分）の検出データ群を収集する。ハーフスキャンを行う場合においてＸ線管１１によりＸ線が連続曝射されている場合、ＤＡＳ１６は、半周囲分（１８０度分）の検出データを収集する。

回転フレーム１７は、Ｘ線管１１、ウェッジ１２、およびコリメータ１３と、Ｘ線検出器１５とを対向支持する円環状の部材である。回転フレーム１７は、固定フレームによって、内部に導入された被検体Ｐを中心として回転自在に支持される。回転フレーム１７は、更にＤＡＳ１６を支持する。ＤＡＳ１６が出力する検出データは、回転フレーム１７に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から、光通信によって、架台装置１０の非回転部分（例えば固定フレーム）に設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、受信機によってコンソール装置４０に転送される。なお、回転フレーム１７から非回転部分への検出データの送信方法として、前述の光通信を用いた方法に限らず、非接触型の任意の送信方法を採用してよい。回転フレーム１７は、Ｘ線管１１などを支持して回転させることができるものであれば、円環状の部材に限らず、アームのような部材であってもよい。

Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、Ｘ線管１１とＸ線検出器１５の双方が回転フレーム１７によって支持されて被検体Ｐの周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ−ＴｙｐｅのＸ線ＣＴ装置（第３世代ＣＴ）であるが、これに限らず、円環状に配列された複数のＸ線検出素子が固定フレームに固定され、Ｘ線管１１が被検体Ｐの周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ−ＴｙｐｗｎｏＸ線ＣＴ装置（第４世代ＣＴ）であってもよい。

制御装置１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを有する処理回路と、モータやアクチュエータなどを含む駆動機構とを有する。制御装置１８は、コンソール装置４０または架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース４３からの入力信号を受け付けて、架台装置１０および寝台装置３０の動作を制御する。例えば、制御装置１８は、回転フレーム１７を回転させたり、架台装置１０をチルトさせたり、寝台装置３０の天板３３を移動させたりする。架台装置１０をチルトさせる場合、制御装置１８は、入力インターフェース４３に入力された傾斜角度（チルト角度）に基づいて、Ｚ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１７を回転させる。制御装置１８は、図示しないセンサの出力等によって回転フレーム１７の回転角度を把握している。また、制御装置１８は、回転フレーム１７の回転角度を随時、後述するスキャン制御機能５３に提供する。制御装置１８は、架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられてもよい。

造影剤注入装置２０は、被検体Ｐに造影剤を注入する。造影剤は、例えばヨード造影剤である。造影剤注入装置２０は、被検体Ｐの静脈に、注射によって造影剤を注入する。造影剤注入装置２０は、造影剤のトータルの注入量や注入速度を調節可能となっている。造影剤注入装置２０は、被検体Ｐに造影剤を注入した後、続いて生理用食塩水を被検体Ｐに注入し、造影剤が検査対象箇所に早く到達するように後押しする。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置して移動させ、架台装置１０の回転フレーム１７の内部に導入する装置である。寝台装置３０は、例えば、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを有する。基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体を含む。寝台駆動装置３２は、モータやアクチュエータを含む。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を、支持フレーム３４に沿って、天板３３の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。天板３３は、被検体Ｐが載置される板状の部材である。

寝台駆動装置３２は、天板３３だけでなく、支持フレーム３４を天板３３の長手方向に移動させてもよい。また、上記とは逆に、架台装置１０がＺ軸方向に移動可能であり、架台装置１０の移動によって回転フレーム１７が被検体Ｐの周囲に来るように制御されてもよい。また、架台装置１０と天板３３の双方が移動可能な構成であってもよい。また、Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体Ｐが立位または座位でスキャンされる方式の装置であってもよい。この場合、Ｘ線ＣＴ装置１は、寝台装置３０に代えて被検体支持機構を有し、架台装置１０は、回転フレーム１７を、床面に垂直な軸方向を中心に回転させる。

上記構成により、Ｘ線ＣＴ装置１は、ヘリカルスキャン、コンベンショナルスキャン、ステップアンドシュートなどの態様で被検体Ｐのスキャンを行う。ヘリカルスキャンとは、天板３３を移動させながら回転フレーム１７を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンする態様である。コンベンショナルスキャンとは、天板３３を静止させた状態で回転フレーム１７を回転させて被検体Ｐを円軌道でスキャンする態様である。ステップアンドシュートとは、天板３３の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行う態様である。

また、Ｘ線ＣＴ装置１は、造影剤注入装置２０によって造影剤が被検体Ｐに投与された状態で行われる造影スキャンを実行する。造影スキャンは、ヘリカル、コンベンショナル、ステップアンドシュートのいずれかの態様で実行される。

コンソール装置４０は、例えば、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路５０とを有する。実施形態では、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０の各構成要素の一部または全部が含まれてもよい。

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。これらのうち一部はコンピュータ読み込み可能な非一過性の記憶媒体である。メモリ４１は、例えば、検出データや投影データ、再構成画像データ、ＣＴ画像データ等を記憶する。これらのデータは、メモリ４１ではなく（或いはメモリ４１に加えて）、Ｘ線ＣＴ装置１が通信可能な外部メモリに記憶されてもよい。外部メモリは、例えば、外部メモリを管理するクラウドサーバが読み書きの要求を受け付けることで、クラウドサーバによって制御されるものである。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者による各種操作を受け付けるＧＵＩ（Graphical User Interface）画像等を表示する。ディスプレイ４２は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０の本体部と無線通信可能な表示装置（例えばタブレット端末）であってもよい。

入力インターフェース４３は、操作者による各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作の内容を示す電気信号を処理回路５０に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、検出データまたは投影データ（後述）を収集する際の収集条件、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件などの入力操作を受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、タッチパネル、ドラッグボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、カメラ、赤外線センサ、マイク等により実現される。入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０の本体部と無線通信可能な表示装置（例えばタブレット端末）により実現されてもよい。

図２は、第１の実施形態に係る処理回路５０の構成図である。処理回路５０は、Ｘ線ＣＴ装置１の全体の動作を制御する。処理回路５０は、例えば、システム制御機能５１、パラメータ決定機能５２、スキャン制御機能５３、前処理機能５４、再構成処理機能５５、画像処理機能５６、画像登録機能５７、表示制御機能５８などを実行する。処理回路５０は、例えば、ハードウェアプロセッサがメモリ４１に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。

ハードウェアプロセッサとは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit; ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device; ＳＰＬＤ）または複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device; ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array; ＦＰＧＡ））などの回路（circutry）を意味する。メモリ４１にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を１つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。

システム制御機能５１は、入力インターフェース４３が受け付けた入力操作に基づいて、処理回路５０の各種機能を制御する。

パラメータ決定機能５２は、入力インターフェース４３が受け付けた入力操作に基づいて、或いは自動的に、各種の撮影条件や造影剤の投与条件を決定付ける動作パラメータを決定する。例えば、パラメータ決定機能５２は、撮影条件として、ヘリカル、コンベンショナル、ステップアンドシュートのいずれの態様でスキャンを実行するかを決定する。また、パラメータ決定機能５２は、スキャンの開始トリガを決定する。スキャンには、後述する間欠スキャンと連続スキャンが含まれてよい。また、パラメータ決定機能５２は、造影剤の投与条件を決定する。投与条件は、例えば造影剤の注入量および注入速度を含む。パラメータ決定機能５２は、これらの条件を動作パラメータとして数値化し、造影剤注入装置２０やスキャン制御機能５３に出力する。

スキャン制御機能５３は、Ｘ線高電圧装置１４、ＤＡＳ１６、制御装置１８、および寝台駆動装置３２に指示することで、架台装置１０における検出データの収集処理を制御する。スキャン制御機能５３は、位置決め画像を収集する撮影、および診断に用いる画像を撮影する際の各部の動作をそれぞれ制御する。

前処理機能５４は、ＤＡＳ１６により出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を行い、投影データを生成し、生成した投影データをメモリ４１に記憶させる。

再構成処理機能５５は、前処理機能５４によって生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等による再構成処理を行って、ＣＴ画像データを生成し、生成したＣＴ画像データをメモリ４１に記憶させる。

画像処理機能５６は、入力インターフェース４３が受け付けた入力操作に基づいて、ＣＴ画像データを公知の方法により、三次元画像データや任意断面の断面像データに変換することで生成した画像データをメモリ４１に記憶させる。三次元画像データへの変換は、前処理機能５４によって行われてもよい。

画像登録機能５７は、画像処理機能５６により生成された画像データを、必要に応じてメモリ４１の画像ＤＢ（データベース）４１Ａに登録する。

表示制御機能５８は、各種画像データをディスプレイ４２に表示させる。

［造影スキャンの流れ］
以下、実施形態による造影スキャンの流れについて説明する。造影スキャンは、複数回行われる場合がある。実施形態では、同じ被検体Ｐが同時期に行う１回目（ｋ回目の一例）の造影スキャンと、２回目（ｋ＋１回目の一例）以降の造影スキャンとで異なる動作を行う。同時期とは、例えば、数か月以上、間が空いていないことをいう。

図３は、１回目の造影スキャンにおけるＣＴ値の変化の一例を示す図（その１）である。図中、縦軸は任意に設定されるＲＯＩ（Region Of Interest；関心領域）におけるＣＴ値の代表値（例えば平均値）である。造影剤の存在する部分はＣＴ値が高くなるため、本図におけるＣＴ値は、造影剤が行き渡っている度合いを表している。なお、図における破線部分は、実際には撮影がなされていない期間の想定ＣＴ値であり、「仮に撮影がなされた場合のＣＴ値」を意味する。

時刻ｔ１において、造影剤の被検体Ｐへの注入が開始される。時刻ｔ１から第１規定時間Ｔ１が経過した時刻ｔ２において、スキャン制御機能５３は間欠スキャンを開始する。間欠スキャンとは、Ｘ線管１１が一回転するよりも短い期間の間、曝射を行って検出データを取得することを、繰り返し行う動作をいう。間欠スキャンにおいて取得された検出データを再構成処理機能５５が再構成した画像は、表示制御機能５８によってディスプレイ４２に表示される。

スキャン制御機能５３は、間欠スキャンにより取得された検出データに基づくＣＴ画像（例えば断面画像）におけるＲＯＩのＣＴ値が閾値Ｔｈ１を超えるか否かを繰り返し判定する。ＲＯＩのＣＴ値が閾値Ｔｈを超えた時刻ｔ３において、スキャン制御機能５３は連続スキャンを開始する。連続スキャンとは、実行期間の全体に亘って曝射を連続的に行って検出データを取得する動作をいう。連続スキャンは、例えば、第２規定時間Ｔ２の間、行われる。スキャン制御機能５３は、連続スキャンを開始した時刻ｔ３からタイマーを始動させ、経時した時間が第２規定時間Ｔ２を超えるか否かを繰り返し判定する。時刻ｔ３から第２規定時間Ｔ２が経過した時刻ｔ４において、スキャン制御機能５３は連続スキャンを終了する。連続スキャンにおいて取得された検出データを再構成処理機能５５が再構成した画像も、表示制御機能５８によってディスプレイ４２に表示される。

なお、図３は、自動的に連続スキャンを開始および終了する例について説明するものであるが、これに代えて、間欠スキャンにより取得された検出データに基づくＣＴ画像を医師が目視で確認し、手動で連続スキャンを開始または終了するようにしてもよい。

画像登録機能５７は、１回目の造影スキャンにおける間欠スキャンにおいて取得された検出データを再構成処理機能５５が再構成した画像（以下、「１回目間欠スキャン画像」と称する）を、画像ＤＢ４１Ａに登録する。パラメータ決定機能５２は、以下に説明するように、２回目以降の造影スキャンの動作パラメータを、画像ＤＢ４１Ａの一部としてメモリ４１に記憶された１回目間欠スキャン画像に基づいて決定する。

［造影剤の行き渡りが早い例］
図４は、１回目の造影スキャンにおけるＣＴ値の変化の一例を示す図（その２）である。本図に示す例では、間欠スキャンから連続スキャンに切り替わる時刻ｔ１３が、予め定められた基準時刻ｔｒ１よりもΔＴだけ早くなっている（以下、切り替わる時刻が基準時刻ｔｒ１よりも早い場合、ΔＴはマイナスの値をとるものとする）。基準時刻ｔｒ１と時刻ｔｒ２の間の期間期間Ｔｒｅｆは、実験や経験則などから理想的な連続スキャンの期間として求められたものである。パラメータ決定機能５２は、１回目の造影スキャンにおける間欠スキャン画像を参照し、造影剤の行き渡りが想定よりも早いことが推定される場合には、造影剤の注入速度を規定値よりも遅くする。具体的に、パラメータ決定機能５２は、例えば、ΔＴが閾値Ｔｈ２以下である場合、造影剤の注入速度を規定値よりも遅くする（Ｔｈ２＜０）。このような条件を満たす場合、想定よりも早くスキャン対象箇所に造影剤が行き渡り、且つ想定よりも早くスキャン対象箇所から造影剤が抜けたことが分かるからである。

［造影剤の行き渡りが遅い例］
図５は、１回目の造影スキャンにおけるＣＴ値の変化の一例を示す図（その３）である。本図に示す例では、間欠スキャンから連続スキャンに切り替わる時刻ｔ２３が、予め定められた基準時刻ｔｒ１よりもΔＴだけ遅くなっている。パラメータ決定機能５２は、１回目の造影スキャンにおける間欠スキャン画像を参照し、造影剤の行き渡りが想定よりも遅いことが推定される場合には、造影剤の注入速度を規定値よりも速くし、又は連続スキャンを開始するタイミングを基準タイミングよりも遅らせる。具体的に、パラメータ決定機能５２は、例えば、ΔＴが閾値Ｔｈ３以下である場合、造影剤の注入速度を規定値よりも速くし、または連続スキャンを開始するタイミングを時刻ｔ２３よりも更に遅らせる（Ｔｈ３＞０）。この場合、想定よりも遅くスキャン対象箇所に造影剤が行き渡ったことが分かるからである。付言すると、造影剤の注入速度を規定値よりも速くすると、被検体Ｐによっては気分が悪くなったりする可能性があるため、連続スキャンを開始するタイミングを遅らせることで対応可能な場合には、その方が好ましい。パラメータ決定機能５２は、閾値Ｔｈ１を元の値よりも大きい値に変更したり、ＲＯＩのＣＴ値が閾値Ｔｈ１を超えたタイミングから一定時間経過してから連続スキャンを開始することにより、連続スキャンを開始するタイミングを遅らせる。

［造影剤の滞留時間が長い、又は短い例］
図６は、１回目の造影スキャンにおけるＣＴ値の変化の一例を示す図（その４）である。本図に示す例では、連続スキャンが行われる期間Ｔ２が終了した段階で、ＣＴ値が想定よりも高くなっている。パラメータ決定機能５２は、１回目の造影スキャンにおける間欠スキャン画像を参照し、造影剤の滞留時間が想定よりも長いことが推定される場合には、造影剤の注入量を少なくし、又は既定のスキャン方式がコンベンショナルスキャンまたはステップアンドシュートであればスキャン方式をヘリカルスキャンに切り替える。ヘリカルスキャンはコンベンショナルスキャンまたはステップアンドシュートに比して所要時間が長いからである。具体的に、パラメータ決定機能５２は、例えば、期間Ｔ２におけるＣＴ値を積分した値∫ＣＴが閾値Ｔｈ４以上である場合、造影剤の注入量を少なくし、又はスキャン方式をヘリカルスキャンに切り替える。この逆に、パラメータ決定機能５２は、１回目の造影スキャンにおける間欠スキャン画像を参照し、造影剤の滞留時間が想定よりも短いことが推定される場合には、造影剤の注入量を多くし、又は既定のスキャン方式がヘリカルスキャンであればスキャン方式をコンベンショナルスキャンまたはステップアンドシュートに切り替える。具体的に、パラメータ決定機能５２は、例えば、期間Ｔ２におけるＣＴ値を積分した値∫ＣＴが閾値Ｔｈ５以下である場合（Ｔｈ４＞Ｔｈ５）、造影剤の注入量を多くし、又はスキャン方式をコンベンショナルスキャンまたはステップアンドシュートに切り替える。

図７は、第１の実施形態における造影スキャンに関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、スキャン制御機能５３は、被検体Ｐに造影剤を投与するように造影剤注入装置２０を制御する（ステップＳ１００）。次に、スキャン制御機能５３は、１回目の間欠スキャンを行うようにＸ線高電圧装置１４、ＤＡＳ１６、制御装置１８、および寝台駆動装置３２を制御する（ステップＳ１０２）。以下、（間欠または連続）スキャンを行うようにＸ線高電圧装置１４、ＤＡＳ１６、制御装置１８、および寝台駆動装置３２を制御することを、単にスキャンを行うと表記する。次に、画像登録機能５７が、間欠スキャンにより得られた画像をメモリ４１に格納する（ステップＳ１０４）。次に、スキャン制御機能５３が、１回目の連続スキャンを行う（ステップＳ１０６）。次に、画像登録機能５７が、連続スキャンにより得られた画像をメモリ４１に格納する（ステップＳ１０８）。

その後、再検査の実施が決定されると、パラメータ決定機能５２が、１回目の間欠スキャンおよび１回目の連続スキャンによって得られた画像に基づいて、造影スキャンの動作パラメータを決定する（ステップＳ１１０〜Ｓ１２４）。なお、将来の再検査に備えて、造影スキャンの動作パラメータを決定することが、再検査の実施が決定される前に行われてもよい。

まず、パラメータ決定機能５２は、連続スキャンに切り替わる時刻と、予め定められた基準時刻との差分ΔＴが閾値Ｔｈ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。差分ΔＴが閾値Ｔｈ２以下である場合、パラメータ決定機能５２は、造影剤の注入速度を規定値よりも遅くする（ステップＳ１１２）。

次に、パラメータ決定機能５２は、連続スキャンに切り替わる時刻と、予め定められた基準時刻との差分ΔＴが閾値Ｔｈ３以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。差分ΔＴが閾値Ｔｈ３以上である場合、パラメータ決定機能５２は、造影剤の注入速度を規定値よりも速くし、または連続スキャンの開始タイミングを遅らせる（ステップＳ１１６）。

次に、パラメータ決定機能５２は、期間Ｔ２におけるＣＴ値を積分した値∫ＣＴが閾値Ｔｈ４以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１８）。期間Ｔ２におけるＣＴ値を積分した値∫ＣＴが閾値Ｔｈ４以上である場合、パラメータ決定機能５２は、造影剤の注入量を少なくし、またはスキャン方式をヘリカルスキャンに切り替える（ステップＳ１２０）。

次に、パラメータ決定機能５２は、期間Ｔ２におけるＣＴ値を積分した値∫ＣＴが閾値Ｔｈ５以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２２）。期間Ｔ２におけるＣＴ値を積分した値∫ＣＴが閾値Ｔｈ５以下である場合、パラメータ決定機能５２は、造影剤の注入量を少なくし、またはスキャン方式をヘリカルスキャンに切り替える（ステップＳ１２４）。

上記のように造影スキャンの動作パラメータが決定されると、スキャン制御機能５３は、被検体Ｐに造影剤を投与するように造影剤注入装置２０を制御し（ステップＳ１２６）、２回目の間欠スキャンを行い（ステップＳ１２８）、次いで２回目の連続スキャンを行う（ステップＳ１３０）。次に、画像登録機能５７が、連続スキャンにより得られた画像をメモリ４１に格納する（ステップＳ１３２）。なお、３回目以降の造影スキャンに備えて、２回目の間欠スキャンによって得られた画像をメモリ４１に格納しておいてもよい。

以上説明した第１の実施形態によれば、Ｘ線を照射するＸ線管１１と、Ｘ線管１１により照射され、被検体Ｐを通過したＸ線の強度を検出するＸ線検出器１５と、被検体Ｐに造影剤を投与した状態でＸ線管１１およびＸ線検出器１５を動作させて行われるｋ回目（ｋは１以上の自然数）の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像を用いて、ｋ＋１回目以降の造影スキャンの動作パラメータを決定するパラメータ決定機能５２と、を備えることにより、より正確に造影スキャンのパラメータを決定することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、処理回路の機能が第１の実施形態と異なるため、係る相違点を中心に説明する。図８は、第２の実施形態に係る処理回路５０Ａの構成図である。第２の実施形態に係る表示制御機能５８Ａは、造影スキャンにおいて行われる間欠スキャンによって取得された画像に基づいて、造影剤の行き渡り具合を示す画像をディスプレイ４２に表示させる。また、スキャン制御機能５３Ａは、表示制御機能５８Ａの機能に関連して第１の実施形態とは異なる処理を行う。処理回路５０Ａは、パラメータ決定機能５２を有してもよいし、有さなくてもよい。以下、第２の実施形態の機能に関して、フローチャートに即して説明する。

図９は、第２の実施形態における造影スキャンに関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、スキャン制御機能５３Ａは、被検体Ｐに造影剤を投与するように造影剤注入装置２０を制御する（ステップＳ２００）。次に、スキャン制御機能５３Ａは、１回目の間欠スキャンを行い（ステップＳ２０２）、次いで１回目の連続スキャンを行う（ステップＳ２０４）。次に、画像登録機能５７が、連続スキャンにより得られた画像をメモリ４１に格納する（ステップＳ２０６）。

その後、再検査の実施が決定されると、表示制御機能５８Ａが、１回目の連続スキャンにより得られた画像に基づいて被検体Ｐの三次元画像を生成し、対象部位の占める領域を特定する（ステップＳ２０８）。表示制御機能５８Ａは、例えば、解剖学的な特徴点（Anatomical Landmark）に基づいて対象部位を含む複数の部位の占める領域を特定する。ここで、解剖学的な特徴点とは、特定の骨や臓器、血管、神経、内腔などの部位の特徴を示す点である。すなわち、表示制御機能５８Ａは、特定の臓器や骨などの解剖学的な特徴点を検出することによって、三次元画像に含まれる骨や臓器、血管、神経、内腔などを検出し、これによって対象部位の占める領域を特定する。

スキャン制御機能５３Ａが、被検体Ｐに造影剤を投与するように造影剤注入装置２０を制御し（ステップＳ２０８）、スキャン制御機能５３Ａが、２回目の間欠スキャンを行う（ステップＳ２１０）。

このとき、表示制御機能５８Ａは、対象部位に対する造影剤の行き渡り度合いを示す指標値Ｖｆを計算し（ステップＳ２１４）、行き渡り度合いを表すグラフィックをステップＳ２０８で生成した三次元画像に重畳させてディスプレイ４２に表示させる（ステップＳ２１６）。

図１０は、第２の実施形態においてディスプレイ４２が表示する画像の一例を示す図である。この画像は、領域Ａ１と領域Ａ２を含む。領域Ａ１には、例えば、ステップＳ２０８で生成された三次元画像に重畳させて、対象部位ＴＰ（本図の例では肝臓）の占める領域が、指標値Ｖｆに応じた色彩で表されたグラフィックが表示される。また、領域Ａ２には、２回目の間欠スキャンによって得られるアキシャル断面画像が表示される。なお、指標値Ｖｆに応じた色彩で表されたグラフィックが表示されるのは、領域Ａ１に代えて（または、加えて）領域Ａ２であってもよい。

図１１は、指標値Ｖｆを計算する原理の一例について説明するための図である。対象部位ＴＰに対して造影剤が体軸方向に流れることが既知であるものとする。表示制御機能５８Ａは、例えば、造影剤が流れる方向に交差するアキシャル断面Ａｘ１〜Ａｘ３のそれぞれに関するアキシャル断面画像のそれぞれについて、ＣＴ値の代表値（例えば平均値など）を求め、代表値の加重和を求め、或いは単に加算し、または幾何平均を求めるなどにより指標値Ｖｆを計算する。係る計算は、式（１）で表される。式中、α１〜α３は任意の係数であり、Ａｖ｛｝は平均を求めることを表す。係る原理はあくまで一例であり、表示制御機能５８Ａは、単位１断面のアキシャル断面画像を生成して第１の実施形態と同様にＲＯＩ内のＣＴ値を平均して指標値を計算してもよい。

Ｖｆ＝α１・Ａｖ｛ＣＴ値（Ａｘ１）｝＋α２・Ａｖ｛ＣＴ値（Ａｘ２）｝＋α３・Ａｖ｛ＣＴ値（Ａｘ３）｝ …（１）

図１０に例示した画像が表示されると、スキャン制御機能５３Ａが、連続スキャンの開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２１８）。連続スキャンの開始条件とは、例えば、指標値Ｖｆが閾値Ｔｈ６以上であることである。連続スキャンの開始条件が満たされない場合、ステップＳ２１２に処理が戻される。

連続スキャンの開始条件が満たされた場合、スキャン制御機能５３Ａは、２回目の連続スキャンを開始する（ステップＳ２２０）。そして、画像登録機能５７が、連続スキャンにより得られた画像をメモリ４１に格納する（ステップＳ２２２）。

図９のフローチャートにおいて、ステップＳ２１８の処理を、「入力インターフェース４３が連続スキャンの開始操作を受け付けたか否かを判定する」に変更してもよい。

図９のフローチャートにおいて、「１回目」を「ｋ回目」、「２回目」を「ｋ＋１回目」と読み替えてもよい。

ディスプレイ４２が表示する画像では、図１０で示したように対象部位ＴＰの占める領域が、指標値Ｖｆに応じた色彩で表されるのではなく、指標値Ｖｆの変化に応じて形態が変化するグラフィックが表示されてもよい。図１２は、第２の実施形態においてディスプレイ４２が表示する画像の他の一例を示す図である。図示するように、表示制御機能５８Ａは、ディスプレイ４２に、例えば、指標値Ｖｆが大きくなるのに応じて領域を囲う曲線オブジェクトＯＢが徐々に広がるようなグラフィックを三次元画像に重畳させて領域Ａ１に表示させ、或いはアキシャル断面画像に重畳させて領域Ａ２に表示させる。

以上説明した第２の実施形態によれば、Ｘ線を照射するＸ線管１１と、Ｘ線管１１により照射され、被検体Ｐを通過したＸ線の強度を検出するＸ線検出器１５と、画像を表示するディスプレイ４２と、被検体Ｐに造影剤を投与した状態でＸ線管１１およびＸ線検出器１５を動作させて行われる造影スキャンにおいて行われる間欠スキャンによって取得された画像に基づいて、造影剤の行き渡り具合を示す画像をディスプレイ４２に表示させる表示制御機能５８Ａとを備えることにより、造影スキャンの実施を適切に支援することができる。

第２の実施形態において、表示制御機能５８Ａは連続スキャンによって得られた画像に基づいて三次元画像を生成するものとしたが、これに代えて、スキャノ画像に基づいて三次元画像を生成してもよい。

また、指標値Ｖｆを反映させてグラフィックの背景となる三次元画像またはアキシャル断面画像は、被検体Ｐをスキャンして得られた画像であるものとしたが、これに限らず、汎用の画像が用いられてもよい。この場合、例えば図９のフローチャートにおけるステップＳ２０８の処理は省略される。

また、第１の実施形態において、コンソール装置４０が医用画像処理装置の一例であるものとしたが、医用画像処理装置は、Ｘ線ＣＴ装置とは別体の装置であってもよい。

図１３は、第１の実施形態に相当する医用画像処理装置がＸ線ＣＴ装置とは別体の装置である例を示す図である。ここではＸ線ＣＴ装置１Ｂと表記する。Ｘ線ＣＴ装置１Ｂは、第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置１から、少なくともパラメータ決定機能５２が省略されたものである。図１３の例において、医用画像処理装置１００Ｂは、コンソール装置４０ＢとネットワークＮＷを介して通信する。ネットワークＮＷは、例えば、ＷＡＮ（Wide Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等を含む。医用画像処理装置１００Ｂは、処理回路１１０Ｂと、メモリ１２０Ｂとを備える。処理回路１１０Ｂは、例えば、取得部１１２Ｂ、画像登録機能１１４Ｂ、パラメータ決定機能１１６Ｂなどを実行する。処理回路１１０Ｂは、例えば、ハードウェアプロセッサ（前述）がメモリ１２０Ｂに記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。

取得部１１２Ｂは、Ｘ線ＣＴ装置１Ｂから、少なくとも間欠スキャンによって得られた画像を取得する。画像登録機能１１４Ｂは、取得部１１２Ｂによって取得された画像をメモリ１２０Ｂに格納された画像ＤＢ１２０ＢＡに登録する。パラメータ決定機能１１６Ｂは、第１の実施形態のパラメータ決定機能５２と同様の手法により、２回目以降の造影スキャンの動作パラメータを決定し、決定した動作パラメータをＸ線ＣＴ装置１Ｂに送信する。これによって、医用画像処理装置１００Ｂは、より正確に造影スキャンのパラメータを決定することができる。また、Ｘ線ＣＴ装置１Ｂは、造影スキャンを適切な条件で実行することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、Ｘ線を照射するＸ線管１１と、Ｘ線管１１により照射され、被検体Ｐを通過したＸ線の強度を検出するＸ線検出器１５と、被検体Ｐに造影剤を投与した状態でＸ線管１１およびＸ線検出器１５を動作させて行われるｋ回目（ｋは１以上の自然数）の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像を用いて、ｋ＋１回目以降の造影スキャンの動作パラメータを決定するパラメータ決定機能５２と、を持つことにより、より正確に造影スキャンのパラメータを決定することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ Ｘ線ＣＴ装置
１０ 架台装置
１１ Ｘ線管
１５ Ｘ線検出器
３０ 寝台装置
４０ コンソール装置
５０、５０Ａ 処理回路
５１ システム制御機能
５２ パラメータ決定機能
５３、５３Ａ スキャン制御機能
５４ 前処理機能
５５ 再構成処理機能
５６ 画像処理機能
５７ 画像登録機能
５８、５８Ａ 表示制御機能
１００Ｂ 医用画像処理装置
１１０Ｂ 処理回路
１１２Ｂ 取得部
１１４Ｂ 画像登録機能
１１６Ｂ パラメータ決定機能

Claims (13)

1. Ｘ線を照射するＸ線管と、
   前記Ｘ線管により照射され、被検体を通過したＸ線の強度を検出するＸ線検出器と、
   前記被検体に造影剤を投与した状態で前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を動作させて行われるｋ回目（ｋは１以上の自然数）の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像を用いて、ｋ＋１回目以降の造影スキャンの動作パラメータを決定するパラメータ決定部と、
   を備えるＸ線ＣＴ装置。
2. 前記パラメータ決定部は、前記ｋ回目の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像に関心領域を設定し、前記関心領域におけるＣＴ値に基づいて前記造影剤の行き渡り具合を示す指標値を導出し、前記指標値に基づいてｋ＋１回目以降の造影スキャンの動作パラメータを決定する、
   請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記パラメータ決定部は、ｋ回目の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像を解析し、造影剤の行き渡りが想定よりも早いことが推定される場合には、ｋ＋１回目の造影スキャンにおける造影剤の注入速度を規定値よりも遅くする、
   請求項１または２記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記パラメータ決定部は、ｋ回目の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像を解析し、造影剤の行き渡りが想定よりも遅いことが推定される場合には、ｋ＋１回目の造影スキャンにおける造影剤の注入速度を規定値よりも速くし、又はｋ＋１回目の造影スキャンにおいて間欠スキャンの後に行われる連続スキャンを開始するタイミングを基準タイミングよりも遅らせる、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記パラメータ決定部は、ｋ回目の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像を解析し、造影剤の滞留時間が想定よりも長いことが推定される場合には、ｋ＋１回目の造影スキャンにおける造影剤の注入量を少なくし、又はｋ＋１回目の造影スキャンにおいて既定のスキャン方式がコンベンショナルスキャンまたはステップアンドシュートであればスキャン方式をヘリカルスキャンに切り替える、
   請求項１から４のうちいずれか１項記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記パラメータ決定部は、ｋ回目の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像を解析し、造影剤の滞留時間が想定よりも短いことが推定される場合には、ｋ＋１回目の造影スキャンにおける造影剤の注入量を多くし、又はｋ＋１回目の造影スキャンにおいて既定のスキャン方式がヘリカルスキャンであればスキャン方式をコンベンショナルスキャンまたはステップアンドシュートに切り替える、
   請求項１から５のうちいずれか１項記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 被検体に造影剤を投与した状態で行われるｋ回目（ｋは１以上の自然数）の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像を用いて、ｋ＋１回目以降の造影スキャンの動作パラメータを決定するパラメータ決定部を備え、
   前記造影スキャンは、Ｘ線を照射するＸ線管、および、前記Ｘ線管により照射され被検体を通過したＸ線の強度を検出するＸ線検出器を動作させて行われる、
   医用画像処理装置。
8. Ｘ線を照射するＸ線管と、
   前記Ｘ線管により照射され、被検体を通過したＸ線の強度を検出するＸ線検出器と、
   画像を表示する表示部と、
   前記被検体に造影剤を投与した状態で前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器を動作させて行われる造影スキャンにおいて行われる間欠スキャンによって取得された画像に基づいて、造影剤の行き渡り具合を示す画像を前記表示部に表示させる表示制御部と、
   を備えるＸ線ＣＴ装置。
9. 前記表示制御部は、前記間欠スキャンによって取得された画像に関心領域を設定し、前記関心領域におけるＣＴ値に基づいて前記造影剤の行き渡り具合を示す指標値を導出し、前記指標値に基づいて前記造影剤の行き渡り具合を示す画像を生成する、
   請求項８記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記表示制御部は、事前に前記被検体に対して行われた造影スキャンにより取得された画像を、前記造影剤の行き渡り具合を示す画像の背景とする、
    請求項８または９記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記表示制御部は、事前に前記被検体に対して行われた造影スキャンにより取得された三次元画像を、前記造影剤の行き渡り具合を示す画像の背景とする、
    請求項１０記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 前記表示制御部は、前記被検体に対する当該回の造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンにより取得されたアキシャル断面画像を、造影剤の行き渡り具合を示す画像の背景とする、
    請求項１０記載のＸ線ＣＴ装置。
13. 被検体に造影剤を投与した状態で行われる造影スキャンにおいて行われた間欠スキャンによって取得された画像に基づいて、造影剤の行き渡り具合を示す画像を表示部に表示させる表示制御部を備え、
    前記造影スキャンは、Ｘ線を照射するＸ線管、および、前記Ｘ線管により照射され被検体を通過したＸ線の強度を検出するＸ線検出器を動作させて行われる、
    医用画像処理装置。

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